双口网络的等效电路.ppt

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1、2、双口网络的等效电路；,重点：,第10讲 双口网络,3、双口网络的连接；,1、双口网络的基本方程及参数；,4、双口网络的应用电路举例。,5.3 双口网络,一、双口网络的定义,有四个（两对）端子与外电路联系的网络，称为四端网络，也叫双口网络。如变压器、滤波器、放大器、反馈网络等，如下图（a）、（b）、（c）所示。对于这些电路，都可以把两对端子之间的电路概括在一个方框内，如图（d）所示。,根据广义的KCL，流入四端网络四个端子的电流的代数和恒等于零。,二、双口网络的分析方法,用二端口概念分析电路，就是要找出它的输入、输出端口处电压、电流之间的关系。这种关系可以用一些参数来表示，而这些参数只取决于

2、构成二端口本身的元件及它们的连接方式。如果能够确定出表征这个二端口的参数，那么当一个端口的电压、电流发生变化时，要找出另外一个端口上的电压、电流就比较容易了。同时，还可以利用这些参数比较不同的二端口在传递电能和信号方面的性能。这种分析方法有它的特点，与前面介绍的一端口（二端）网络有相似的地方。,三、双口网络的电压电流关系（VCR）,由于二端口网络中共有4个电压电流变量，因此在描述二端口网络时，可任意选择其中2个作为自变量，另外2个作为因变量，故二端口网络可有6种不同的基本描述方式，相对应地有6组基本方程及6种基本参数。本章介绍其中最常用的4中：Z（阻抗）参数、Y（导纳）参数、T（传输）参数和H

3、（混合）参数。,5.4 双口网络的基本方程及参数,一、导纳参数方程及导纳参数,其中，称为二端口网络的导纳参数矩阵，也叫Y参数矩阵。Y11、Y12、Y21、Y22称为二端口网络的Y参数。,说明：,Y参数都是在一个端口短路时确定的参数，所以Y参数又称为短路Y参数或短路导纳参数。一个不知内部元件参数和结构的二端口可以通过试验测试的端口电压、电流数据，直接用定义式来确定Y参数；一个已知元件参数和结构的二端口，也可以通过电路计算确定Y参数。,【例10-1】,设有一线性二端口网络，如下图（a）所示。当2-2/端口短路，U1=10V时测得I1=2A，I2=4A，如图（b）所示；当1-1/端口短路，U2=8V

4、时测得I1=3.2A，I2=6.4A，如图（c）所示。试求：（1）此网络的短路导纳参数矩阵；（2）若要求负载电压U2=0.5V，电流I2=0.5A，测得电源电压、电流为多少？,解：,（1）求短路导纳参数矩阵,所以网络的短路导纳矩阵为,（2）列出网络的短路导纳方程为,将已知负载电压U2=0.5V，电流I2=0.5A代入第二个方程式，可求得,将U1、U2代入第一个方程式，求得,二、阻抗参数方程及阻抗参数,其中，称为二端口网络的阻抗参数矩阵，也叫Z参数矩阵。Z11、Z12、Z21、Z22称为二端口网络的Z参数。,说明：,Z参数都是在一个端口开路时确定的参数，所以Z参数又称为开路Z参数或开路阻抗参数。

5、,Z11称为端口1-1/的输入阻抗 Z22称为端口2-2/的输入阻抗，Z12、Z21称为转移阻抗。只含线性电阻、电感（含耦合电感）、电容，不含独立源和受控源的二端口网络，Z12=Z21；如果含有受控源，则Z12 Z21。对于Z12=Z21的二端口网络，如果从端口1-1/和端口2-2/看进去的电气特性是一致的，则还有Z11=Z22的关系。,三、传输参数方程及传输参数,式中，称为二端口的传输参数矩阵，又称为T参数矩阵。A、B、C、D称为二端口的传输参数。如分别令输出端口开路与短路，,对于互易二端口网络，由于Y12=Y21，故有,四、混合参数方程及混合参数,式中，称为二端口的混合参数矩阵，又称为H参

6、数矩阵。H11、H12、H21、H22称为二端口的H参数。,H11为端口2-2/短路时，端口1-1/的输入阻抗；H12为端口1-1/开路时，两端口电压比（无量纲）；H21为端口2-2/短路时，两端口电流比（无量纲）；H22为端口1-1/开路时，端口2-2/的输入导纳。由于这四个参数的量纲不同，所以称为混合参数。,五、各组参数间的相互转换,不同的二端口网络参数既然是同一个网络的不同表述方式，它们之间必然存在着相互转换关系。利用这种转换关系，知道了某一种参数后，就可求得另一种参数。这些关系如下表所列。,说明：,一个给定的二端口网络可用多种不同的网络参数来表征。从理论上讲，只要参数存在，采用哪一种参

7、数表征二端口的特征都可以。Z参数和Y参数常用做理论推导及分析，是最基本的参数；H参数常用做低频半导体电路的分析；T参数则多用做研究信号的传输问题。,5.5 双口网络的等效电路,一、由Z参数确定T形电路的三个阻抗,求解二端口网络的等效电路实质上就是根据给定的二端口网络的参数，确定T形电路的三个阻抗值或形电路的三个导纳值。,二、由Y参数确定形电路的三个导纳,例如，已知T参数要求确定T形电路的三个阻抗，则先查表确定T参数与Z参数的关系，对于无源线性端口，有,三、含受控源的无源线性二端口网络的等效电路,含受控源的无源线性二端口网络的Z参数，有Z12 Z21的关系，将它的标准方程经过变形为,第二个方程变

8、形后，前两项与不含受控源的二端口形式相同，后面增加了一个 控制的电压分量，相当于一个电流控制的电压源形式的受控源，所以含受控源的无源线性二端口的等效T形电路如下图所示。,【例10-2】,已知线性二端口网络传输参数，。求网络的T型等效电路参数。,解：,首先验证网络的互易性。,此二端口网络为互易网络。,于是，求得等效电路的阻抗值为：,5.6 双口网络的连接,双口可按不同方式连接，主要有级联、串联和并联。分别如下图（a）、（b）、（c）所示。,当两个无源二端口网络N1和N2按级联方式连接后，它们就构成了一个复合二端口，如下图所示。,设N1和N2的传输参数分别为,则级联后的复合二端口网络的传输参数为,

9、即两个二端口级联所得复合二端口的T参数矩阵为两简单二端口T参数矩阵之积。该结论可推广到n个二端口级联的情况，此时有,5.7 双口网络举例,一、相移器,相移器（phaser）是一种在阻抗匹配条件下的相移网络。它的作用是使输出信号（电压或电流）与输入信号（电压或电流）之间达到预先给定的相移关系。这种相移器通常是由电抗元件构成。所以又称为电抗相移器，如下图所示。,二、衰减器,在电子设备和仪器中，为了调节信号的强弱，常用由纯电阻构成的T形和形二端口网络介入在电源与负载之间，这种二端口网络称为衰减器（attenuator）。如下图所示。,三、滤波器,低通滤波器,电路图,低通滤波器的电压传输特性,高通滤波

10、器,电路图,高通滤波器的电压传输特性,带通滤波器,电路图。相当于低通与高通滤波器的组合，,带通滤波器的电压传输特性,带阻滤波器,电路图,带阻滤波器的电压传输特性,本讲小结,1、二端口网络的一个端口与电源连接称为输入端口，另一个端口与负载连接称为输出端口。我们着重研究输入端口与输出端口间电压、电流间的相互关系。,2、网络参数是描述网络电特性的重要参数。无源线性二端口网络的常用参数有四组，即Z（阻抗）参数、Y（导纳）参数、T（传输）参数和H（混合）参数。,3、不同参数间可以进行转换。可以将某一种参数的标准方程。变形到以这一种参数为系数的另一种新参数的标准方程形式，从而获得原参数和新参数的转换关系。,本讲作业,1、复习本讲内容；,2、预习下一讲内容简单非线性电路的分析；,3、书面作业：习题5-15，5-16，5-23。,